A grafit ásvány, a szén stabil kristályos módosulata. Normál körülmények között megőrzi eredeti tulajdonságait. Az anyag tűzálló, kellően sűrű és nagy elektromos vezetőképességű. Kiderül, hogy antracit hevítve levegő hozzáférés nélkül. Öntödékben, acélgyártásban, valamint hengerlési gyártás kenésére használják. De ezek a területek nem fednek le minden felhasználási területet.
Alapvető funkciók
Ha érdekel a grafit sűrűségének kérdése, tudnia kell, hogy ez a paraméter 2230 kg/m3. A szén másik allotróp formája a gyémánt, ezért a grafitot néha hozzá hasonlítják. Ez utóbbi elektromosan vezető tulajdonságokkal rendelkezik, és félfémként működik. Ez a tulajdonság bekerült az elektródagyártási folyamatba.
A grafit sűrűsége nem minden, amit tudnia kell, ha érdekli ez az ásvány. Más tulajdonságokat is figyelembe kell venni. Például a szénnek ez a kristályos módosulata nem olvad meg, hanem amikor3500 °C hőmérsékletnek kitéve meggyullad. Az anyag átjut a folyékony fázison, és gázhalmazállapotba kerül.
Ha azonban a körülmények 90 MPa-ig biztosítják a nyomás, valamint a hőmérséklet növekedését, akkor az olvadás elérhető. Ezt a felfedezést a gyémánt tulajdonságainak tanulmányozása során tették, amikor megpróbálták szintetizálni. Ezt az anyagot azonban nem lehetett olvasztott grafitból előállítani.
Kristályrács
A grafit kristályrácsa biztosítja a szénatomok jelenlétét. Réteges szerkezetű. Az egyes rétegek közötti távolság elérheti a 0,335 nm-t. A rácsban a szénatomok három másik szénatomhoz kötődnek.
A rács lehet hatszögletű és romboéder. Mindegyik rétegben a szénatomok a hatszögek központi részeivel szemben helyezkednek el. Ez utóbbiak szomszédos rétegekben vannak, majd a rétegek helyzete megismétlődik, ami egy után történik.
Mesterséges grafit gyártása
A grafit és tulajdonságai nem az egyetlen dolog, amit tudnia kell, ha érdekli ez az ásvány. Szintén fontos rákérdezni egy mesterséges fajta előállítására. Abban különbözik a természetes anyagoktól, hogy a szintézis során meghatározott paraméterekkel rendelkező anyagot állítanak elő.
A termelés során kőolajkoksz- és szénhomokhulladékot használnak fel. Finomszemcsés elemek keverékét kiégetik, majd körülbelül 5 hétig hűtik. A hőmérséklet hatását az első szakaszban kíséri annak1200 °C-ig.
A grafit elméleti sűrűségének növelése érdekében a munkadarabokat homokkal impregnálják. Az utolsó szakaszban a grafitizálás történik, amely az anyag hőkezelését foglalja magában egy speciális kemencében, ahol a hőmérséklet eléri a 3000 °C-ot. Ebben az esetben lehetőség van kristályrács kialakítására.
Ez a grafit magas hővezető képességgel és kiváló elektromos vezetőképességgel rendelkezik. A tulajdonságok anizotrópiája az extrudálással nyert ásvány velejárója. Ma már egy újabb technológiát alkalmaznak, amit izosztatikus préselésnek neveznek. Ez lehetővé teszi olyan anyag előállítását, amely alacsony súrlódási tényezővel rendelkezik. Izotróp tulajdonságokkal rendelkezik.
Az extrudálás során nyert grafit sűrűsége (g/cm3) eléri a 2,23-at. Ugyanez a mutató az izosztatikus átkristályosított fajtánál márkától függően elérheti az 5 g/cm-t 3. Az ilyen anyagokat nagyméretű, 1000, illetve 500 mm hosszúságú és 500 mm átmérőjű nyersdarabok gyártásához, valamint súrlódásgátló tulajdonságokkal rendelkező öntőalkatrészek és öntőformák gyártásához használják.
Fő márkák
Ma a különböző szemcseméretekkel történő szintézis lehetőségét használják. Ennek eredményeként a grafit a következő kategóriába sorolható:
- durva;
- közepes;
- finomszemcsés;
- finomszemcsés.
Az első elemei elérik a 3000 mikron átmérőt. Ha közepes szemű fajtáról beszélünk, akkor a szemnagyság 500µm. Megkülönböztethető a finomszemcsés grafit minőségű MPG, amelynek szemcsemérete legfeljebb 50 mikron. Van még egy MIG-1 márkájú finomszemcsés izotróp ásvány is, amelynek részecskéi 30-150 mikron méretűek. A finomszemcsés grafit és az izosztatikus grafit szemcséi legfeljebb 30 mikron méretűek, minimális átmérőjük 1 mikron.
Mesterséges grafit használata
Már ismeri a grafit sűrűségét. Fontos azonban tanulmányozni a mesterséges fajta felhasználási területét is. Minden iparágban alkalmazzák. Az elektródák durva szemcsés anyagból készülnek. A finomszemcsés szerkezet olyan formázott termékek gyártásához megy, amelyek összetett formájúak.
A mesterséges ásvány felhasználása lehetővé tette a nagy pontosság elérését az alkatrészek gyártása során. Ma olyan berendezéseket gyártanak, amelyek teljes mértékben megfelelnek az évszázad szabványainak.
További információ a sűrűségről és a hőtágulásról
Adalékanyagtól függően a grafit legnagyobb sűrűsége 5g/cm3 lehet. A minimális érték 2. Ez az átkristályosodott grafit velejárója. Az egykristályok nagy anizotrópiával rendelkeznek, ez a kristályrács szerkezetének köszönhető. Az alapsíkban a hőtágulás 427 °C-ig negatív. Ez arra utal, hogy az ásvány zsugorodik.
A hőmérséklet növekedésével az abszolút értéke csökken. A fenti hőmérsékleti szinten a hőtágulás pozitív. Aztaz alapsíkra merőlegesen irányul. A hőmérsékleti tágulási együttható szinte független a hőmérséklettől, és több mint 20-szor haladja meg az értéket az alapsíkok átlagos abszolút együtthatójához képest.
Amit még tudni kell a tartósságról
A grafit erőssége és sűrűsége a hőmérséklet emelkedésével változik. A legtöbb mesterséges grafit esetében a szakítószilárdság 2,5-szeresére nő a hőmérséklet emelkedésével. A maximális érték 2800 °C-on éri el.
A nyomószilárdság 1,6-szorosára nő, ha a hőmérséklet eléri a 2200 °C-ot. A nyírási és rugalmassági modulusok 1,6-szorosára nőnek, ha a hőmérséklet eléri az 1600 °C-ot.
Befejezésül
A forma határozza meg a grafit fajtáit, amelyek lehetnek: lamellás, pelyhes és gömb alakúak. A pehelyet szénlágyításnak is nevezik. A grafit a temperönthető, szürke gömbgrafitos öntöttvas és a tömörített grafitos öntöttvas mikroszerkezeti alkotórésze is. Ebben az esetben szénből áll, és meghatározza az öntöttvas sajátos tulajdonságait.
Ezt az anyagot körülbelül 4000 évvel ezelőtt feliratok és rajzok készítésére használták. A neve az "írni" szóból származik. A lerakódások olyan helyen találhatók, ahol a bitumen- és kőszénlerakódások magas hőmérsékletnek voltak kitéve.
